Расчет сульфидной емкости шлака и коэффициента распределения серы
Определим теоретическое количество шлака для десульфурации 1 тонны стали в ковше.
Состав шлака: 50% СаО; 50% Al2O3.
[Al]=0,010%; [S]кон=0,01%; [S]исх=0,020%.
Растворимость серы в шлаке:
, (44)
, (45)
где СS-сульфидная емкость шлака
и 
, необходимые для расчета (%S)р находим по заданным значениям [Al] и [S] из реакций:
, (46)
(47)
На основании справочных данных определяем ΔG реакций:
, (48)
, (49)
, (50)
, (51)
, (52)
, (53)
, (54)
, (55)
, (56)
, (57)
(58)
В шлаке идет реакция взаимодействия:
, (59)
, (60)
(1): 
, 
(2): 
, 
Сумма реакций:
, (61)
(62)
По формуле определяем сульфидную емкость шлака:
, (63)
где 
-активность кислорода в шлаке.
Концентрацию кислорода в стали определяем по содержанию алюминия [Al]=0,02%.
Используя график рскислительной способности элементов находим 
, а 
.
Из одной тонны металла сера переходит в шлак в количестве:
Для этого потребуется шлака:
Зная сульфидную емкость шлака, можно рассчитать значение коэффициента распределения серы между металлом и шлаком LS.
Для этого комбинируем реакцию растворения серы и кислорода в жидком железе с реакцией растворения серы в шлаке. получим суммарную реакцию:
(1) 
(2) 
(3) 
;
(4) 
Откуда 
Тогда 
С учетом температурных зависимостей 
и 
, получаем расчетное уравнение:
, (64)
После подстановки в него активности кислорода в металле находим:
Таким образом, при данной сульфидной емкости шлака, снижение активности кислорода в металле приводит к увеличению коэффициента распределения серы между металлом и шлаком, т.е. к лучшей десульфурации метала.
| Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь»
|
|
Автоматизация производства
|
7 Автоматизация производства
Автоматизация процесса доводки стали в ковше
Наиболее простым и широко применяемым процессом доводки стали является ее раскисление и легирование в ковше при выпуске из электропечи. Для управления этими операциями применяется АСУ (рис. 53), в состав которой входят система аналитического контроля состава металла САК, ЭВМ и система автоматического управления дозированием и подачей сыпучих и ферросплавов в ковш. Данные о составе металла, полученные от САК, вводятся в ЭВМ автоматически. На основании этих данных и заданного состава стали ЭВМ рассчитывает необходимые количества добавок в ковш.
После расчета легирующих добавок ЭВМ выдает задание САУ дозированием и подачей сыпучих материалов и ферросплавов в ковш. Система включает вибропитатели под соответствующими бункерами. Легирующие добавки поступают в дозатор, который производит взвешивание дозы тензорезисторными датчиками массы. После набора заданной дозы по команде системы открывается затвор дозатора, и доза выгружается в ковш. Работа механизмов системы отражается на мнемощите, установленном в посту управления. Заданные и фактические дозы материалов индицируются на табло цифровой индикации. При выгрузке материалов из дозатора масса их регистрируется на цифропечатающем устройстве и передается в ЭВМ.
В настоящее время в электросталеплавильных цехах получают все большее применение установки для доводки стали в ковше по химическому составу и температуре путем продувки аргоном и порошкообразными
материалами, подачи раскисляющих и легирующих добавок в ковш.
Продувка аргоном в течение 4-6 мин позволяет устранить температурный градиент металла в объеме ковша, достигающий в обычных условиях после 5-7 мин выдержки 50-100 °С. В результате продувки увеличивается степень воздействия раскисляющих и легирующих добавок и устраняется химическая неоднородность стали. Последнее позволяет получить химический состав стали в более узких допусках. Кроме того, сталь, обработанная аргоном, имеет более высокую плотность и лучшую структуру в результате уменьшения ее газонасыщенности и улучшения условий кристаллизации. Сокращается расход раскислителей и легирующих добавок за счет их лучшего усвоения. Схема автоматизации подачи сыпучих материалов и ферросплавов в сталеплавильный ковш представлен на
рисунке 10.
І - конвейер; ІІ - распределительное устройство; ІІІ - бункера; IV - дозатор;V - затвор;VI, VII -течки 1 и 2; VIII - ковш на сливе;IX - ковш на доводке;1 -
привод механизмов;2
- вибропитатели; 3 - датчик положения механизмов;4 - тензорезисторные датчики массы дозаторов;5
- затвор
Рисунок 10 - Схема автоматизации подачи сыпучих материалов и ферросплавов в сталеплавильный ковш
На рисунке 54 представлена АСУ установкой для доводки стали в ковше.
Рисунок 11 - Структурная схема АСУ установкой для доводки стали
Продувка стали порошкообразными материалами - карбидом кальция, силико-кальцием, известью, шпатом и другими материалами в струе аргона - позволяет осуществить высокую степень десульфурации металла. Для повышения точности управления этим процессом применяют АСУ на базе современных средств вычислительной техники.
АСУ содержит САУ продувкой аргона1 с регулятором2 подачи аргона и датчиком 3 контроля расхода и давления аргона; САУ дозированием сыпучих материалов и ферросплавов4, состоящую из бункеров с вибропитателями 5, дозатора 6 с весоизмерительными устройствами7и транспортных устройств для подачи материалов в установку, систему аналитического контроля 8;
устройство подачи порошкообразных материалов, включающее высоконапорный аэрационный питатель порошка9
, с датчиком уровня порошка 10, фильтр 11, рабочий бункер-дозатор12 и УВК. В состав УВК входят ЭВМ, устройство связи с объектом, дисплей. Ковш со сталью, частично раскисленной и легированной при выпуске, подают на установку доводки 13, которая включает в себя футерованную фурму 14 для подачи аргона и порошкообразных материалов и измерительный зонд 15 для определения температуры стали и содержания в нем кислорода и отбора проб металла.
ЭВМ УВК выдает задание (время и расход аргона) САУ продувкой аргона. Автоматический регулятор подачи аргона поддерживает заданные расход и давление аргона. При израсходовании заданного количества аргона САУ продувкой выдает команду регулятору 2 на отключение подачи аргона. После продувки аргоном, т.е. после усреднения температуры и химического состава металла, производят измерения температуры металла и отбор проб. Проба металла поступает в экспресс-лабораторию для анализа. Полученные от системы 8 данные, о составе металла и от вторичного прибора 16 температуры металла вводятся в ЭВМ УВК. На основании этих данных и заданного состава стали ЭВМ УВК рассчитывает необходимые количества добавок и выдает задание системе 4 на подачу легирующих материалов и системе 1 на продувку аргона и подачу в струе аргона порошкообразных материалов.
В соответствии с заданием система 7 включает в заданной последовательности вибропитатели 5, загружающие в дозатор 6 материалы. После набора материалов по команде системы 4 производится выгрузка материалов в установку. После окончания продувки повторно производят измерения температуры и отбор пробы.
АСУ установкой для доводки стали в ковше выполняет:
а) сбор, первичную обработку и хранение технической информации;
б) контроль состояния технологического оборудования;
в) расчет оптимального состава легирующих и шлакообразующих материалов по химическому анализу и температуре стали в ковше;
г) управление расходом аргона;
д) расчет продолжительности обработки металла аргоном;
е) формирование и печать отчетных документов.
Применение АСУ позволяет уменьшить расход легирующих добавок и повысить качество выплавляемой стали.
| Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь»
|
8 Экономика
Внедрение предлагаемой технологии, которая включает применение карбида кальция вместо алюминия и ферросилиция при первичном раскислении, позволило снизить себестоимость стали ШХ-15.
Удельный расход и цена используемых материалов представлены в таблице 22.
Таблица 22 - Удельный расход и цена используемых материалов
| Статьи затрат
| Существующий вариант
| Предлагаемый вариант
|
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
|
| Сырье и материалы
|
|
|
|
|
|
|
| Чугун передельный жидкий 600001
| 0,38
| 4570,08
| 1736,63
| 0,38
| 4570,08
| 1736,63
|
| Итого по статье
| 0,38
| 4570,08
| 1736,63
| 0,38
| 4570,08
| 1736,63
|
| Карбид кальция
| -
| -
| -
| 0,00023
| 27016
| 6,2137
|
| Алюминиевая катанка
| 0,0003
| 63033
| 18,91
| -
| 63033
| -
|
| Ферромарганец 78%
| 0,0009
| 20163
| 19,9
| 0,00098
| 20163
| 19,9
|
| Ферросилиций 65%
| 0,0040
| 17474
| 70,71
| -
| 17474
| -
|
| Феррохром 800-900
| 0,0253
| 25000
| 633,89
| 0,0253
| 25000
| 633,89
|
| Кремний кристаллический
| 0,0015
| 14339
| 21,51
| 0,0015
| 14339
| 21,51
|
| Электроферромарганец(80)
| 0,0007
| 32528
| 23,55
| 0,0007
| 32528
| 23,55
|
| Итого по статье
| 0,033
| 23955,88
| 788,46
| 0,0288
| 24484,77
| 705,064
|
Продолжение таблицы 22
| Статьи затрат
| Существующий вариант
| Предлагаемый вариант
|
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
|
| Лом стальной г/б из переработки
| 0,743
| 4353,62
| 3234,74
| 0,743
| 4353,62
| 3234,74
|
| Скрап сепар ДСУ-4
| 0,01
| 499,39
| 4,99
| 0,01
| 499,39
| 4,99
|
| Обрезь г/б из переработки
| 0,01
| 3833,85
| 38,34
| 0,01
| 3833,85
| 38,34
|
| Итого по статье
| 0,763
| 4296,29
| 3278,07
| 0,763
| 4296,29
| 3278,07
|
| Итого
| 1,1759
| 4935,03
| 5803,16
| 1,172
| 4881,194
| 5719,76
|
| Отходы и потери
|
|
|
|
|
|
|
| Угар
| -0,13911
|
|
| -0,13911
|
|
|
| Скрап стальной
| -0,0083
| 3636
|
| -0,0083
| 3636
|
|
| Обрезь технологическая
| -0,0285
| 3636
|
| -0,0285
| 3636
|
|
| Шлак
| -0,136
|
|
| -0,136
|
|
|
| Итого по статье
| -0,1759
| 760,66
| -133,81
| -0,1759
| 760,66
| -133,81
|
| Итого задано за вычетом отх. и брака
| 1
| | 5669,35
| 0,9959
| | 5585,954
|
| Добавочные материалы
|
| 117,23
| 121,3
|
| 117,23
| 121,3
|
| Итого по статье
| | | 121,3
|
|
| 121,3
|
| Распределение передела
|
|
|
|
|
|
|
| ЭСПЦ передел стали (выплавка + разливка)
|
| 1114,39
| 1114,39
|
| 1114,39
| 1114,39
|
| ЭСПЦ печь-ковш
|
| 96,09
| 96,09
|
| 96,09
| 96,09
|
Продолжение таблицы 22
| Статьи затрат
| Существующий вариант
| Предлагаемый вариант
|
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
| Расход кг/т стали
| Цена руб/т материала
| Сумма руб/т
|
| ЭСПЦ сортовая МНЛЗ
|
| 289,42
| 289,42
|
| 289,42
| 289,42
|
| ЭСПЦ сортовая заготовка квадрат 150
|
| 101,5
| 101,5
|
| 101,5
| 101,5
|
| Итого по статье
| | | 1601,4
|
| | 1601,4
|
| Цеховая себестоимость
| | | 7392,05
|
| | 7308,65
|
В расчете экономического эффекта использовались формулы:
(65)
где: Э – экономический эффект в результате замены алюминия и ферросилиция карбидом кальция, руб;
V – объем производства, т.,
УАК1, ЦАК1 – удельный расход и цена алюминиевой катанки при существующем варианте технологии,
УФС1, ЦФС1 – удельный расход и цена ферросилиция при существующем варианте технологии,
УСаС2, ЦСаС2 - удельный расход и цена карбида кальция по предлагаемой технологии,
Таким образом, экономический эффект от внедрения технологии приблизительно составит 33 млн. рублей в год.
| Изучение распределения серы между металлом и шлаком при внепечной обработке стали ШХ15 в условиях ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Северсталь»
|
|
Безопасность жизнедеятельности
|
9 Безопасность жизнедеятельности
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1425; | Поделиться с друзьями:
|
Мы поможем в написании ваших работ!
